張曉威，陳志宏，戚勇

陜西柴油機(jī)重工有限公司 陜西興平 713105

1 序言

柴油機(jī)的配氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是其重要部件，配氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作性能的好壞，對(duì)柴油機(jī)有重要影響。而配氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是通過定時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)即曲軸通過定時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)凸輪軸，從而保證各缸進(jìn)、排氣按照一定的點(diǎn)火順序進(jìn)行工作，因此定時(shí)齒輪在此過程中起到關(guān)鍵作用。定時(shí)齒輪上存在定時(shí)標(biāo)記，如定時(shí)標(biāo)記安裝不當(dāng)，將嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和燃油經(jīng)濟(jì)性能，甚至導(dǎo)致無法正常工作。定時(shí)工裝的存在對(duì)定時(shí)齒輪的安裝及凸輪軸的相關(guān)定時(shí)至關(guān)重要。為此，我們對(duì)某型柴油機(jī)（V型）定時(shí)工裝的設(shè)計(jì)、使用及驗(yàn)證方法進(jìn)行了研究。

2 確定定時(shí)相關(guān)零件的連接相位關(guān)系

2.1 凸輪軸與定時(shí)齒輪的連接和凸輪軸上死點(diǎn)相位

如圖1、圖2所示，定時(shí)齒輪與凸輪軸A、B排基準(zhǔn)缸端面進(jìn)行連接；凸輪軸端面銷孔位置與軸線的夾角為α，上死點(diǎn)到銷孔的夾角為β。

圖1 凸輪軸與定時(shí)齒輪連接示意

圖2 凸輪軸上死點(diǎn)相位

2.2 機(jī)身的相關(guān)角度及凸輪軸安裝孔位置

如圖3所示，機(jī)身作為定時(shí)機(jī)構(gòu)的載體，其曲軸中心位置、凸輪軸安裝孔位置、機(jī)身側(cè)面夾角、兩側(cè)缸孔夾角等位置及角度，都與凸輪軸齒輪定時(shí)有關(guān)聯(lián)。其中：γ為機(jī)身側(cè)面夾角；δ為兩側(cè)缸孔夾角；L1、L2為凸輪軸安裝孔與曲軸中心的距離；L3、L4為定位塊（上側(cè)）到曲軸中心的距離。

圖3 機(jī)身的相關(guān)角度及凸輪軸安裝孔位置

2.3 定時(shí)齒輪銷孔位置

如圖4所示，ε為定時(shí)齒輪銷孔與定時(shí)標(biāo)記軸線的夾角；X、O為定時(shí)標(biāo)記。

圖4 定時(shí)齒輪銷孔位置

3 定時(shí)工裝的設(shè)計(jì)

3.1 工裝設(shè)計(jì)的前提

定時(shí)工裝設(shè)計(jì)時(shí)原則上選取基準(zhǔn)缸作為設(shè)計(jì)依據(jù)，且基準(zhǔn)缸需在上死點(diǎn)位置。

3.2 工裝的設(shè)計(jì)

1）根據(jù)圖5確定好各個(gè)位置。

2）把凸輪軸端面放入機(jī)身凸輪軸安裝孔內(nèi)，這時(shí)豎直軸線方向與凸輪軸基準(zhǔn)缸上死點(diǎn)位置存在角度（β－α）。當(dāng)基準(zhǔn)缸轉(zhuǎn)動(dòng)到上死點(diǎn)位置時(shí)，凸輪軸需轉(zhuǎn)動(dòng)角度（β－α）。

圖5 相關(guān)零件位置

工裝設(shè)計(jì)時(shí)，定時(shí)齒輪銷孔與軸線的夾角ε和凸輪軸銷孔與軸線的夾角α存在差異。曲軸齒輪與凸輪軸齒輪的傳動(dòng)比為2∶1。因此當(dāng)基準(zhǔn)缸轉(zhuǎn)動(dòng)到上死點(diǎn)位置時(shí)，凸輪軸需轉(zhuǎn)動(dòng)角度為（β－α）±|ε－α|，非基準(zhǔn)缸（另外一側(cè)）轉(zhuǎn)動(dòng)到上死點(diǎn)位置時(shí)，凸輪軸需轉(zhuǎn)動(dòng)角度為（β－α）±|ε－α|－δ/2。

3）確定擋塊的位置。由于擋塊需要借助機(jī)身側(cè)面的螺栓孔，因此擋塊的位置是固定的。

4）確定擋塊的中心線。利用中心線與機(jī)身交叉點(diǎn)和凸輪軸安裝孔中心的連線，在擋塊上確定一個(gè)斜面，并以擋塊的中心線，作另外一個(gè)斜面。

5）通過凸輪軸銷孔位置及機(jī)身形狀，確定定時(shí)工裝指針的形狀。

4 定時(shí)齒輪的安裝

根據(jù)相應(yīng)機(jī)型柴油機(jī)的技術(shù)文件，使用定時(shí)工裝對(duì)A、B排凸輪軸齒輪進(jìn)行定時(shí)。

為了更直觀的反應(yīng)上述設(shè)計(jì)，通過某型柴油機(jī)的定時(shí)工裝來舉例參考。

1）擋塊如圖6所示。

圖6 擋塊

2）定時(shí)指針如圖7所示。

圖7 定時(shí)指針

3）定時(shí)的使用：①把擋塊置于機(jī)身側(cè)面，指針靠在凸輪軸端面。②根據(jù)定時(shí)需要，使指針上的X或者O位置銷孔與凸輪軸上的銷孔重合，然后把銷插在重合銷孔處，轉(zhuǎn)到凸輪軸，使指針的尖角斜面靠在擋塊上，拆下指針。③安裝齒輪，使齒輪上的銷孔與凸輪軸上的銷孔重合，并使齒輪上的X或者O標(biāo)記指向擋塊的斜面，緊固齒輪。安裝齒輪期間凸輪軸不得轉(zhuǎn)動(dòng)。B列和A列定時(shí)如圖8、圖9所示。

圖8 B列定時(shí)

圖9 A列定時(shí)

5 驗(yàn)證

通過檢查閥交叉點(diǎn)，檢驗(yàn)定時(shí)齒輪的調(diào)整。

5.1 閥交叉點(diǎn)的確定

進(jìn)氣閥在排氣閥完全關(guān)閉前開始打開。在一個(gè)循環(huán)內(nèi)，排氣閥關(guān)閉升程和進(jìn)氣閥的打開升程相等的點(diǎn)就是閥交叉點(diǎn)。

5.2 檢驗(yàn)定時(shí)齒輪的調(diào)整

該檢驗(yàn)在于：某一氣缸挺柱升程處在閥交叉點(diǎn)時(shí)，測(cè)量其升程值。

1）制作一塊規(guī)（見圖10）。

圖10 塊規(guī)

2）盤車，使活塞處在噴油行程上死點(diǎn)上，此時(shí)4個(gè)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

3）將塊規(guī)放置在排氣、進(jìn)氣挺柱導(dǎo)套上。

4）記錄從塊規(guī)表面到挺柱表面的尺寸，注明排氣尺寸S1和進(jìn)氣尺寸S2（見圖11）。

5）盤車，使氣缸處在其閥交叉點(diǎn)上。

6）同前面一樣，記錄挺柱表面到塊規(guī)表面的排氣尺寸S1'和進(jìn)氣尺寸S2'（見圖12）。

圖11 氣缸處于噴油上死點(diǎn)

圖12 氣缸處于閥交叉點(diǎn)

計(jì)算X尺寸：X＝S1－S1'；計(jì)算Y尺寸：Y＝S2－S2'。當(dāng)X＝Y(jié)±1mm時(shí).定時(shí)齒輪的調(diào)整是正確的。

6 結(jié)束語

通過開展凸輪軸定時(shí)工裝的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證研究，為后續(xù)相類似的柴油機(jī)定時(shí)工裝的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。